[發明專利]一種土石壩管涌潰決現場試驗方法

有效

• 申請號: 201310089978.5
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103114553A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李云;嚴秀俊;劉本芹;王曉剛;祝龍
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02;E02B7/06
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 閆彪

技術領域

本發明涉及一種土石壩管涌潰壩現場試驗方法，屬于水利工程科學試驗領域。

背景技術

我國已建水庫大壩8.8萬多座、小型塘壩640多萬座，其中90%以上為土石壩。這些水庫建設年代久遠，許多都是當地農民自建，水文系列短，對水庫防洪庫容和泄洪能力估計不足，許多水庫設計和建設標準低，一旦發生潰壩事故，將會給下游帶來嚴重的災難。據統計，土石壩潰壩事件中管涌潰壩比例高達29%，是土石壩潰壩的主要原因之一。

然而由于土石壩管涌潰決過程伴隨著管涌通道的內部沖刷，內部通道坍塌等復雜過程，潰決過程具有強非線性、非恒定性，迄今管涌潰決過程預測依然非常困難。對于無粘性材料構筑的壩體，由于潰壩水流多為急變流，無粘性泥沙運移的控制方程在管涌內部沖刷過程中不適用。而對于粘性材料構筑的壩體，由于粘性土泥沙運移理論尚不成熟，因此，當前物理縮尺模型難以得到合理的管涌潰決過程。換言之，迄今開展的室內試驗，大多無法很好的解決比尺問題，室內管涌潰壩試驗成果更多是定性的成果，而非定量成果。開展現場大尺度管涌潰壩試驗是迄今最為可靠的研究方法。

由于現場大尺度試驗涉及到水庫、下游行洪區場地使用，水庫水源供應等問題，每次現場大尺度潰壩試驗經費巨大，保證管涌潰決過程充分發展（初始管涌通道-通道擴寬-下游壩坡及壩頂下陷-潰決）是土石壩管涌潰決過程現場試驗成敗的關鍵。

因此，找出一種提高壩體內管涌通道的形成率并促使大壩形成管涌潰壩的現場試驗方法成為亟需解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提出一種土石壩管涌潰決過程現場試驗方法，提高現場大尺度管涌潰壩試驗成功率。

本發明為解決上述技術問題提出的技術方案是：一種土石壩管涌潰決過程現場試驗方法，其特征在于采用如下步驟：

a、在壩基上用土石物料堆筑試驗壩體；

b、按照試驗預設的位置在壩體內鋪設可產生管涌通道的薄弱層

c、在所述薄弱層內設置貫穿所述壩體的水管，所述水管的上游端設有閥門，所述水管的管壁上開有沿其軸向方向間隔分布的通孔，所述水管的下游端封閉；

c、在所述薄弱層與所述壩體的上游坡面相接處設有粘土覆蓋層；

d、打開所述水管上游端的閥門，使水流灌入水管并從水管管體上的通孔流出，沖蝕薄弱層并形成穩定的管涌通道，最終發生潰壩。

本發明的有益效果是：

本發明提供了一種土石壩管涌潰決過程現場試驗方法，在壩體內預設薄弱層，并在薄弱層內埋設多孔管的方法形成管涌通道，促使大壩形成管涌潰壩。采用本方法進行試驗時有效避免了在壩內無法形成穩定滲流通道和無法形成管涌潰壩，避免了試驗中管涌通道形成時間無法控制，進而導致現場試驗失敗，甚至導致出現難以預料的突發性潰壩事件，引發生命財產損失。提高試驗成功率，確保試驗資料完整。本發明中所涉及的方法可控制現場管涌試驗開展的時間，對提高大尺度現場管涌試驗成功率，掌握土石壩管涌潰壩機理具有重要的價值，對于推動我國潰壩水力學學科發展具有重要的意義。

上述技術方案的完善和改進有：

為了保證水流均勻，防止管涌通道內因局部出水不暢而導致通道堵塞而導致試驗失敗，所述水管管壁上的通孔總面積與所述水管橫斷面面積之比小于1；另外，為保證通孔有足夠的出水量，通孔總面積與所述水管橫斷面面積之比大于0.5。

為了防止水管的出水流速不均勻，所述水管的上游端的高程大于所述水管的下游端的高程，所述水管與水平面形成的夾角大于0度且小于7度。

為了有利于形成管涌通道，所述薄弱層主要由細砂或中砂鋪設而成，所述薄弱層的厚度大于0.6m，且寬度大于1.5m。

粘土覆蓋層的厚度為0.5m，覆蓋層范圍大于上游壩坡側薄弱層范圍。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的土石壩管涌潰決過程現場試驗方法作進一步說明。

圖1是本發明中所涉及的土石壩的橫向剖面圖。

圖2是本發明中所涉及的土石壩的縱向剖面圖。

圖3是圖1中A部的放大圖。

圖4是本發明中所涉及的水管的結構示意圖。

具體實施方式

實施例一

根據圖1、2和3所示，本實施例中的壩頂高程8.0m，管涌通道位于距離壩基1m的位置，壩上水位7.6m。